Стенд для испытаний электромагнита Советский патент 1991 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля параметров электромагнитов (ЭМ).

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов, упрощение устройства и повышение точности.

На чертеже представлена структурная схема стенда.

Стенд содержит источник 1 питания, стабилизатор 2 напряжения, дифференцирующий усилитель 3, датчик 4 тока,

разностный усилитель 5, блок 6 перемножения, датчик 7 напряжения, блок 8 деления, датчик 9 скорости, интеграторы 10 и 11, жидкостный 12 демпфер. Корпус исследуемого электромагнита 13 механически связан с неподвижной системой стенда (основанием), а его шток (якорь) с подвижными системами датчика 9 скорости и демпфера 12.

В стенде аналоговая вычислительная схема (ABC) определяет электромагнитное усилие не по формуле прототипа

с

Ј 4 № Јь

00

9V ,,fli.

«-°.5«#-ҐЈ. (1)

справедливой лишь для электромагни- тов с ненасыщенной магнитной системой, а по универсальной формуле

- -t (U - 2Ri)if

Г J v

эм

dt, (2)

. I

где U,R, i, i , V - напряжение, активное сопротивление обмотки ЭМ, ток, производная тока и скорость.

Выражение (2) получено из условия постоянства напряжения U const и активного сопротивления R const, является универсальным и справедливо для любого электромеханического преобразователя (постоянного и переменного тока с линейным и угловым перемещениями и т.д) и позволяет опре- делить электромагнитное усилие с высокой точностью, используя стандартные, высокоточные электронные устройства. При этом существенно упрощается вычислительная схема, так как от- падает необходимость в определении цотокосцепления и его частных производных по перемещению и току.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый электромагнит крепится на установочной плите, а его шток механически соединяется с подвижной системой датчика 9 скорости. При снятии статических характеристик подвижная система жидкостного демпфера 12 соединяется с подвижной системой датчика скорости 9. Под действием силы тяжести от массы подвижных частей демпфера, датчика скорости и электромаг- нита шток (якорь) электромагнита устанавливается в положение, соответствующее максимальному рабочему воздушному зазору. После этого устанавливается напряжение, при котором будут сниматься характеристики, обмотка электромагнита подключается к выходу датчика 4 тока и его механическая система затормаживается фиксатором (на схеме не показан). Затем подается напряжение на обмотку электромаг- |нита и устанавливаются нулевые значения напряжения на выходах всех электронных блоков. При отключении

0

5

Q 5 «

Q,-

5

0

фиксатора шток электромагнита будет перемещаться в направлении уменьшения рабочего воздушного зазора. Изменение перемещения, скорости, тока и электромагнитной силы можно визуализировать посредством запоминающего осциллографа или документировать с помощью графопостроителя или циф- ропечатающего устройства. Скорость - перемещения штока изменяется путем регулирования коэффициента вязкого трения демпфера 12. При снятии динамических характеристик демпфер отсоединяется„

В случае необходимости осуществляется тарировка (определяется масштаб) статической тяговой характеристики электромагнита посредством калиброванных масс, присоединяемых к механическому выходу датчика скорости. При достижении якорем стопа электромагнит отключается конечным выключателем (на схеме не показан) и шток (якорь) возвращается в исходное положение. Затем устанавливается новое значение напряжения и процесс повторяется. Если в качестве датчика скорости использовать маг-- нитоэлектрический преобразователь, то при резистивном датчике тока и электронном датчике производной тока (при наличии фильтра) возможно измерение электромагнитной силы с погрешностью, не превышающей 1-2%.

Кроме того, введение в структур- ную схему стенда жидкостного демпфера с регулируемым коэффициентом жидкостного трения (например, за счет изменения вязкости жидкости или сечения канала, связывающего нижнюю и верхнюю полости демпфера) позволяет определить кроме динамических также и статические тяговые характеристики и оценить уровень вихревых токов в массивных элементах конструкций ЭМ. Наличие датчика производной тоха позволяет в автоматическом режиме (при необходимости) определить время срабатывания ЭМ.

Таким образом, введение в структурную схему стабилизатора напряжения, датчиков тока, напряжения и скорости, жидкостного демпфера с регулируемым коэффициентом вязкого трения и специальной аналоговой вычислительной схемы позволяет определять статические и динамические характеристики электромагнитов как с насы-

щенной, так и с ненасыщенной магнитной системой, существенно (в 3-5 раз) повысить точность- измерения электромагнитного усилия и упростить вычисленную схему.

Все это позволяет использовать предлагаемый стенд не только для исследований электромагнитов, но и для оценки (контроля) их качества в процессе производства.

Формула изобретения

Стенд для испытаний электромагнита, содержащий источник питания, дифференцирующий блок, усилитель, блок перемножения, два интегратора, о т- личающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов, упрощения устройства и повышения точности, в него введены стабилизатор напряжения, датчик тока, датчик напряжения , блок деления, датчик скорости, жидкостный демпфер, в качестве дифференцирующего блока использован дифференцирующий усилитель, а

0

5

в качестве усилителя - разностный - усилитель, при этом выход источника питания соединен с входом стабилизатора напряжения, выход которого через датчик тока соединен с входом дифференцирующего усилителя, первым входом разностного усилителя, входом, датчика напряжения и выводом для подключения обмотки испытываемого электромагнита, при этом выход датчика напряжения соединен с вторым входом разностного усилителя, выход которого подключен к первому входу блока перемножения, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего усилителя, а датчик скорости установлен с возможностью кинематической связи с подвижным элементом магнитной системы испытываемого электромагнита, причем механический выход датчика скорости соединен с жидкостным демпфером, а электрический выход подключен к первому интегратору и первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока перемножения, а выход блока деления соединен с входом второго интегратора.

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и предназначено для контроля параметров электромагнитов (ЭМ). Пель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения класса испытываемых электромагнитов и упрощение устройства, достигается за счет проведения испытаний в кваэистатическом режиме при постоянном напряжении, поддерживаемом стабилизатором напряжения. При этом электромагнитное усилие определяется посредством аналоговой вычислительной схемы (ABC) по формуле „ ( (U-2Ri)-i( J ЭМ V -. dt, где U, i, i V, R - напряжение, ток, производная тока, скорость и активное сопротивление обмотки электромагнита. Для замедления переходного процесса применен жидкостный демпфер с регулируемым коэффициентом вязкого трения. Отмеченные особенности позволяют существенно повысить производительность труда и точность измерений, проводить испытания практически любых ЭМ, получить статические и динамические тяговые характеристики, оценить уровень вихревых токов и определить время срабатывания ЭМ. 1 ил. i (Л с

bW